高三物理03_机械运动 知识点解析、解题方法、考点突破、例题分析、达标测试.doc

【本讲主要内容】机械运动【知识掌握】【知识点精析】1. 机械运动：一个物体相对于另一个物体的位置的变化叫机械运动。为了描述物体的运动而假定为不动的物体叫参考系。通常以地球作为参考系来研究物体的运动。2. 质点：用来代替物体的有质量的点叫做质点。物体能简化为质点的条件是：在所研究的问题中，物体只做平动（物体上各点的运动情况都相同），或物体的形状和大小可以忽略不计时，才可以把物体简化为质点。3. 时间与时刻： 研究物体的运动，核心是研究物体的位置随时间变化的规律，如果用时间坐标轴来表示，如图： 轴上每一点代表一个时刻，如（第）1s末（2s初），两个时刻之间的间隔即线段代表时间，如3s内，第3s内。 注意审清时刻与时间区别，如第2个5s是指5s末到10s末。4. 位移和路程： 在研究质点平面运动时，常选用直角坐标系来描述质点的位置及变化，如图： 质点的位置用点的坐标表示，位置的变化用位移表示，位移是由起点位置指向终点位置的有向线段，与路径无关，是矢量，路程仅表示质点运动轨迹的长度，是标量。只有在物体做单方向直线运动时路程才等于位移的大小。5. 平均速度：对应于某一段时间（或某一段位移）的速度。计算公式：适用于所有的运动；（只适用于匀变速直线运动）。 6. 瞬时速度：对应于某一时刻（或位置）的速度。速率：速度的大小，只有大小没有方向，属于标量。7. 匀速直线运动：（1）条件：物体不受外力或所受外力的合力为零。（2）特点：a0，v恒量。（3）规律：svt【解题方法指导】例1. 汽车从甲地由静止出发，沿直线运动到丙地，乙地在甲丙两地的中点处。汽车从甲地匀加速度运动到乙地，经过乙地速度为60kmh；接着又从乙地匀加速运动到丙地，到丙地时速度为120kmh，求汽车从甲地到达丙地的平均速度。解析：本题全过程并不是一个“完整”的匀加速运动，因而不能用求解全程的平均速度。设甲丙两地距离为2lkm，汽车通过甲乙两地时间为t1，通过乙丙两地的时间为t2。甲到乙是匀加速运动，由得从乙地到丙地也是匀加速运动，由得：所以，说明：计算平均速度常见的错误是滥用 。如将本例求解为这种解法的错误是认为汽车全过程做加速度恒定的直线运动。其实，汽车从甲地到乙地和从乙地到丙地两段的加速度并不相同，由vt2v022as可知：a甲乙a乙丙，故对全过程不适用。物体做匀变速运动的平均速度，在时间t内的位移 ，相当于把一个变速运动，转化为一个匀速运动，匀变速直线运动的物体，在某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度：。应用于解题会使求解更简单方便。例2. 天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度（称为退行速度）越大；也就是说，宇宙在膨胀，不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v=Hr。式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定，为解释上述现象，有人提供一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的，假设大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远，这一结果与上述天文观测一致。 由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算式如何？根据近期观测，哈勃常数H=310-2m/（s 光年），其中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年龄约为多少年？解析：由题意可知，可以认为宇宙中的所有星系均从同一点同时向外做匀速直线运动，由于各自的速度不同，所以星系间的距离都在增大，以地球为参考系，所有星系以不同的速度均在匀速远离。则由s=vt可得r=vT，所以，宇宙年龄：T=若哈勃常数H=310-2m/（s 光年）则T=1010年说明：正确理解题目提供的信息是本题的关键。【考点突破】【考点指要】本讲在高考中的考点如下：1. 机械运动，参考系，质点2. 位移和路程3. 匀速直线运动，速度，速率，位移公式s=vt，s-t图，v-t图4. 变速直线运动，平均速度5. 瞬时速度（简称速度）该部分知识点考察在历年高考中占有的比例：年份试卷类型题号知识点能力分值题型2001全国高考11匀速直线运动理解5填空题2001上海物理13匀速直线运动理解分析综合推理、应用数学处理物理3填空题2002上海物理8运动的相对性理解5选择题2005北京理综19匀速直线运动理解分析6选择题2005广东综合32匀速直线运动理解分析3计算题2006全国理综23匀速直线运动理解分析16计算题本讲考点一般都以选择题出现，解题思路一般根据题意画出物体运动草图，由已知条件挑选合适运动学公式解题。【典型例题分析】例3. 一辆实验小车可沿水平地面（图中纸面）上的长直轨道匀速向右运动。有一台发出细光束的激光器在小转台M上，到轨道的距离MN为d=10m，如图所示。转台匀速转动，使激光束在水平面内扫描，扫描一周的时间为T=60s。光束转动方向如图中箭头所示。当光束与MN的夹角为45时，光束正好射到小车上。如果再经过t=2.5s光束又射到小车上，则小车的速度是多少？解析：在t内，光束转过角（1）若光速照到小车时，小车正靠近N点，则t内光束与MN的夹角从45变为30小车走过L1由图可知则（2）光束照到小车时，小车正在远离N点，t内光束与MN的夹角从45变为60。小车走过， 由图可知得说明：正确画出激光和小车运动草图（两种情况），注意激光转动的时间与小车匀速运动的时间等时。例4. (2006 广东高考题)“大洋一号”配备有一种声呐探测系统，用它可测量海水深度。其原理是：用超声波发生器垂直向海底发射超声波，超声波在海底会反射回来，若已知超声波在海水中的波速，通过测量从发射超声波到接受到反射波的时间，就可推算出船所在位置的海水深度。现已知超声波在海水中的波速为1500m/s，船静止时，测量从发射超声波到接受到反射波的时间为8s，试计算该船所在位置的海水深度。解析：设s为超声波往返的距离，h为海水的深度有 svt1500812000mhs/26000m说明：从发射超声波到接受到反射波的时间里超声波传播了一个来回的距离。【达标测试】1、下列关于质点的说法正确的是： （ ）A. 只有体积很小的物体才能看成质点。B. 只有质量很小的物体才能看成质点。C. 只要物体各部分的运动情况都相同，在研究其运动规律时，可以把整个物体看成质点。D. 在研究物体运动时，物体的形状和体积属于无关因素或次要因素时，可以把物体看作质点。2、试判断下面几个速度中哪些是瞬时速度？ （ ）A. 子弹射出枪口的速度是800m/s。B. 汽车从甲站行驶到乙站的速度是40km/h。C. 汽车通过站牌时的速度是72km/h。D. 火车通过某座桥梁的速度是54km/h。3、短路运动员在100m竞赛中，测得5s末的瞬时速度是8m/s，10s末到达终点时的速度是13m/s，则运动员在全程内的平均速度是： （ ）A. 8m/sB. 10m/sC. 10.5m/sD. 13m/s4、一支长150m的队伍匀速前进，通讯兵以恒定的速率从队尾前进300m后，赶到队前传达命令并立即返回。当通讯兵回到队尾时，队伍前进了200m，则此过程中通讯兵的位移为 m，通讯兵走的路程为 m。5、如图所示的S-t的图像中，各段表示的意义：OA段表示物体 ，AB段表示 ，BC段表示 。6、图示为竖直上抛小球的运动轨迹。A为抛出点，经C上升到最高点B，D为落地点。已知DA=AC=CB=3m，若选取竖直向上为正方向，则小球上升到最高点B时对抛出点的位移是 ；小球下落过程中途经C点时对抛出点A的位移是 ；小球在D点时对抛出点A的位移是 ；小球在D点时对最高点B的位移是 ；小球从抛出点到落地点所通过的路程是 。7、小球从A点出发，沿图所示的半径为r的圆周逆时针方向运动，则小球转过圆周时发生的位移大小是 ，方向为 ，小球所通过的路程为 。8、（2001 全国）某测量员是这样利用回声测距离的：他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪，经过1.00s第一次听到回声，又经过0.50s再次听到回声。已知声速为340m/s，则两峭壁间的距离为 m。 9、一门反坦克炮瞄准一辆坦克，开炮后经过0.6s看到炮弹在坦克上爆炸，经过2.1s听到爆炸声音，求爆炸时大炮距坦克多少米？炮弹水平飞行的速度是多少？（已知声速为340m/s,不计光的传播时间）【综合测试】1、沿直线运动的一辆汽车以速度v匀速行驶了全程的一半，然后匀减速行驶另一半路程，恰好至停止。则汽车通过全程的平均速度是 （ ） A. v/3 B. v/2 C. 2v/3 D. 3v/22、（2005 北京）一人看到闪电12.3s后又听到雷声。已知空气中的声速约为330m/s340m/s，光速为，于是他用12.3除以3很快估算出闪电发生位置到他的距离为4.1km。根据你所学的物理知识可以判断 （ ） A. 这种估算方法是错误的，不可采用 B. 这种估算方法可以比较准确地估算出闪电发生位置与观察者间的距离 C. 这种估算方法没有考虑光的传播时间，结果误差很大 D. 即使声速增大2倍以上，本题的估算结果依然正确3、沿直线运动的物体，其速度图像如图所示，由图像可知在06s内 （ ）A. t=3s时，物体离开出发点的距离最远B. t=6s时，物体运动到了距出发点3m处C. 在06s内，物体通过的路程为9mD. 在02s和56s两段时间内，物体的加速度相同4、（2006 朝阳期末）甲、乙两物体相对同一原点的位移-时间图象如图所示。由图象可知（ ）甲做匀减速直线运动，乙做匀加速直线运动计时开始时甲、乙不在同一地点在t2时刻，甲、乙相遇在t2时刻，甲、乙的速度大小相等以上判断正确的是 ( )A. B. C. D.5、下面列出一些运动形式： （1）射出的炮弹的运动。（2）跳高运动员起跳后，在空中的运动。（3）美国“9.11”事件后轰炸阿富汗，飞机投下的炸弹的运动。（4）在五层楼施工，不小心掉下的小石子的运动。在忽略空气阻力的情况下，这些运动中，相同的物理量是（ ） A. 速度 B. 加速度 C. 动量 D. 动能6、一架飞机水平地在某同学头顶飞过，当他听到飞机的发动机声从头顶正上方传来时，发现飞机在他前上方约与地面成60角的方向上，由此可估算出该飞机的速度约为声速的_倍。 7、（2001 上海）图中的A是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图。测试已发出并接受超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，可以测出物体的速度。图B中P1、P2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，P1、P2之间的时间间隔t=1.0s，超声波在空气中传播的速度是v=340m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图B可知，汽车在接受到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是_m，汽车的速度是_ m/s。8、（2006 全国（一）天空有近似等高的浓云层。为了测量云层的高度，在水平地面上与观测者的距离为d=3.0km处进行一次爆炸，观测者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间上相差t=6.0s。试估算云层下表面的高度？已知空气中的声速v=km/s。9、蔡特曼（Zarman）和我国葛正权于1930-1934年对施特恩测定分子速率的实验作了改进，设计了如图所示的装置。金属银在小炉O中熔化并蒸发，银原子束通过炉上小孔逸出，又通过狭缝S1和S2进入抽空区域。圆筒C可绕中心轴A旋转。通过狭缝S3进入圆筒的分子束将投射并粘附在弯曲状玻璃G上。设圆筒直径为D=10cm，转速n=100r/s，求撞击点在B点左方s=12mm处的分子的撞击速率？【达标测试答案】1、CD 提示：平动的物体可以看作质点。 2、AC提示：瞬时速度针对某一位置，而平均速度针对某一段距离。3、B提示：一般的变速运动的平均速度与某一时刻的瞬时速度无关，。4、200；400提示：通讯兵向前走了300 m后往回走了100 m。5、OA段表示物体做匀速直线运动，AB段表示物体处于静止，BC段表示物体沿相反方向做匀速直线运动。6、6m；3m；-3m；-9m；15m 提示：位移是从起点指向终点的有向线段，而路程是路径的长度。7、，略， 提示：同第6题。8、425提示：由于测量员先后听到了两次回声，表明他距两峭壁间的距离不等，为此可画出如图所示的示意图。由图可知，当鸣枪后经1.00s后第一次听到回声时，声音通过的路程为s1+ s2=340m。此时从B峭壁反射回来的声音已传到C点，因此有s3+ s4= s1+ s2=340m。又经过0.50s再次听到回声，表明从B峭壁反射回来的声音由C点传到O点，此过程声音通过的路程为s5=170m。所以A、B两峭壁间的距离为s=（s1+ s2+ s3+ s4+ s5）/2=425m。9、510m 850m/s 提示：爆炸声音传播时间应为2.1s-0.6s=1.5s，爆炸声音传播的距离与炮弹飞行的距离一样。【综合测试答案】1、C 提示： 。2、B提示：由于光速远大于声速，光的传播时间忽略，声速相当于1/3 km/s 。3、ABCD提示：3s前物体向正方向运动，3s后物体往回运动。 4、D提示：甲、乙均做匀速直线运动，图象斜率代表速度。5、B提示：题目指出的四种运动形式物体只受重力作用，故加速度一样。 6、提示：设声音传入人耳用时为t，则此段时间内，声音的位移s1=v声t；飞机的位移s2=v飞t，由几何关系，有tg60o=s1/s2，所以得到v飞=。7、17，17.9提示： P1 和P2两个信号之间时间间隔正是t=1.0s，图B中的标尺上正好是3个大格，说明每个大格相当于时间1/3s。P1和n1之间的时间间隔，即第1 个信号从发出到返回历时t1=1.20格=0